התאוששות האנרגיה החשמלית והשימוש בה

הדרך המסורתית להיפטר מעודפי אנרגיה המשתחררים ממירי תדרים במהלך בלימת המנועים האסינכרוניים שבשליטתם, הוא התפוגג בצורת חום בנגדים. נגדי בלימה שימשו בכל מקום שהיה אינרציה גבוהה לעומס, למשל בצנטריפוגות, על כלי רכב חשמליים, על עמדות עומס וכו '.

פיתרון זה היה הכרחי כדי להגביל את המתח המקסימלי במסופי הממירים במצב בלימה. אחרת, ממירי התדרים ייכשלו, מכיוון שלא ניתן יהיה לשלוט בפרמטרים של תאוצה ובלימה.

נגדי בלימה לא הכבידו על הציוד מבחינה כלכלית, אך אי-נוחות כרוכה תמיד. נגדים הם ממדי, הם מאוד חמים, הם זקוקים להגנה מפני לחות ואבק. וכל זה קשור רק לעובדה שצריך לפזר אנרגיה מבוזבזת, שעבורה משלם המפעל כסף, והכסף אינו קטן, במיוחד אם מדובר על ייצור בקנה מידה גדול.

בקיץ, חימום נוסף של האוויר שמסביב אינו רצוי במיוחד, מכיוון שהציוד הטכנולוגי כבר מחומם באוויר חם ואז יש גם נגדים המחוממים ל 100 מעלות ומעלה. זקוק לאוורור נוסף - שוב עולה.

אבל יש דרך אחרת. מדוע לפזר אנרגיה לשווא? אתה יכול להחזיר אותו לרשת בחזרה וכך לחסוך אנרגיה. ואז הם מצילים מערכות התאוששות אנרגיה.

כמובן שממירי התדרים של היום מצמצמים מאוד את צריכת החשמל על ידי ציוד, בגלל מיטוב שיטת אספקת החשמל של מנועים של ציוד טכנולוגי שונה, וזה חוסך משאבים. אך השימוש בהבראה מגדיל עוד יותר את החיסכון. אנרגיה לא יכולה להתפזר על ידי נגדים במהלך הבלימה, אך היא עשויה להחזיר לרשת, תוך התחשבות בפרמטרי הרשת הנוכחיים.

כיום, יצרנים מובילים של מכונות וציוד תעשייתי כבר מיישמים מערכות כאלה על רכבים חשמליים: לאוטובוסים עגלתיים, רכבות חשמליות, דרגנועים, חשמליות ולבסוף - לרכבים חשמליים.

איך מערכת ההתאוששות עובדת? מקור זרם חילופי המספק מנוע או התקנה אחרת חייב להיות מסוגל להחזיר אנרגיה. לשם כך, במקום מיישר קונבנציונאלי, משתמשים בממיר מודול רוחב דופק. ממיר כזה מסוגל לכוון את זרימת הכוח הן מהמקור לצרכן והן מהצרכן למקור. דרך זו מאפשרת לך להביא את גורם הכוח לאחדות.

מפל IGBT טיפוסי של ממיר התדרים שפועל במצב התאוששות מוצג בתחילה כמיישר זרם סינוסואידי, אך בעת בלימה הוא מייצר אות מווסת רוחב דופק, בו כיוון הזרם, כאשר המתח במסופים הוא מעל רמה מסוימת, אינו מכוון מהרשת, ולרשת ממעגל הצרכנים.

הפרש המתח בין החשמל למעגל העומס מוחל על משרן ההתאוששות. השראות חוסמות הרמוניות בתדר גבוה, ומתקבל זרם סינוסואידי כמעט טהור, אין צורך בציוד סנכרון, די בכדי להחיל שלושה פולסי בדיקה ממוונון PWM לרשת בכדי לקבוע את התדר ואת שלב המתח ברגע הנוכחי.

דוגמה לכך היא ממירי התדרים עם מערכת התאוששות מטכניקות בקרה, המשמשים במיוחד במפעלים למבורגיני וניסן להנעת ספסלי בדיקה דינאמיים, כמו גם במדרגות נעות ופתרונות מתכות שונות.

המהות זהה בכל מקום - זרימת אנרגיה דו כיוונית נוצרת הן לצרכן מהרשת, מהמקור והן מהצרכן לרשת. בעת תכנון מערכות התאוששות נלקחים בחשבון מספר גורמים: טווח מתח החשמל, דירוג הציוד וגורם ההספק, הספק מרבי תוך התחשבות בעומס יתר, רמת ההפסדים.

התרשים המוצג באיור מציג פיתרון של מנוע יחיד, כאשר הנעת המנוע והנעה של מחליף החום נמצאים כל אחד בעותק אחד, ערכיהם שווים. אך לעיתים מתרחשים עומסי יתר של המנוע ואז נדרש כונן התאוששות חזק יותר בכדי לכסות את גבול המתח התחתון ואת הפסדי המנוע.

אותו עיקרון מבטיח הפעלה של מספר מנועים עם מספר כוננים של מנוע, תוך הצבת כונן התאוששות חזק אחד שיכול לעבור דרך ההספק הכולל של כל מנועי המערכת, תוך התחשבות באפשרות של בלימה בו זמנית של כל המנועים.

כדי להגביל את זרם ההתחלה במערכות עם מספר מנועים, כאשר האוטובוסים DC משולבים, משתמשים במודולי טיריסטור המחוברים על ידי מגעים לקבלים טעונים DC של הממיר. לאחר טעינת הקבלים, מודול התיריסטור כבוי. ברור שמערכות השחזור מוגדרות בצורה שונה ומתוכננות באופן אינדיבידואלי.

אם כבר מדברים על התאוששות, אי אפשר שלא להיזכר במערכות הבלימה המחודשות המשמשות במנועי מכוניות היברידיות מודרניות, בהן הבסיס הוא מסלול ההתאוששות החשמלית של אנרגיה קינטית.

בכל פעם שמכונית נעה, מתבטאת אנרגיה קינטית. אבל כאשר בלימה בדרך המסורתית, אנרגיה עודפת פשוט הולכת לאיבוד בצורה של חום, רפידות בלם משפשפות על דיסקיות הבלם, מבזבזות אנרגיה קינטית לשווא, מחממת חומר חיכוך ומתכת, ובסופו של דבר מאבדת חום לאוויר שמסביב. זו גישה מאוד בזבזנית.

מערכת הבלימה הרגנרטיבית אינה צורכת אנרגיה קינטית פשוט על ידי חיכוך על מנת לבלום. במקום זאת משתמשים במנוע חשמלי הכלול בתמסורת, שמתחיל לפעול כגנרטור בזמן בלימה, ממיר את מומנט המוט לחשמל שמטען את הסוללה, ומומנט הבלימה של הרוטור הנובע במצב הגנרטור מעניק לרכב את הבלימה הרצויה. האנרגיה המאוחסנת בסוללה בדרך זו לאחר זמן מה שוב משמשת להנעת המכונית, כלומר, נעשה שימוש חוזר.

בלימה מחודשת מאפשרת לך למקסם את השימוש במשאב הזמין של כל טעינת סוללה, והדלק נחסך מאוד. מכיוון שבבלימה 70% מהאנרגיה הקינטית נופלת על הציר הקדמי, מערכת ההתאוששות מותקנת גם על הציר הקדמי על מנת לחסוך אנרגיה בצורה יעילה יותר.

היעילות הגדולה ביותר של בלימה מחודשת מושגת במהירויות גבוהות ובמהירות נמוכה יעילות המערכת פוחתת. מסיבה זו, יחד עם בלימה מחודשת, כך או אחרת, קיימת מערכת בלמי חיכוך. העבודה המשותפת של שתי המערכות ניתנת על ידי בקר אלקטרוני.

הבקר מיישם מספר פונקציות: הוא שולט במהירות הסיבוב של הגלגלים, שומר על מומנט הבלימה הנכון, מפיץ את כוח הבלימה בין בלמי ההתאוששות והחיכוך ושומר על מומנט המקובל לטעינת סוללה אופטימלית.

כמובן, אין קשר מכני ישיר בין דוושת הבלם לבין רפידות החיכוך במכוניות כאלה. היחידה האלקטרונית מבטיחה אינטראקציה נכונה של ה- ABS, מערכת יציבות שער החליפין, מערכת חלוקת כוח הבלמים ומאיץ בלמי החירום.